CN108206733B - 一种支持fdd的点对点通信装置、系统 - Google Patents

一种支持fdd的点对点通信装置、系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种支持FDD的点对点通信装置，包括收发信机、换向开关和双工器，该收发信机通过该换向开关与该双工器连接；该收发信机具有支持发送第一频段和第二频段射频信号的发送端口，支持接收第一频段和第二频段射频信号的接收端口；该双工器具有支持接收和输出第一频段射频信号的第一端口，支持接收和输出第二频段射频信号的第二端口；该换向开关具有两种状态，在第一状态时，该发送端口与该第一端口连接，用于以第一频段发送射频信号，该接收端口与该第二端口连接，用于接收第二频段的射频信号；在第二状态时，该发送端口与该第二端口连接，用于以第二频段发送射频信号，该接收端口与该第一端口连接，用于接收第一频段的射频信号。

Description

一种支持FDD的点对点通信装置、系统
技术领域
本发明主要涉及一种支持FDD的点对点通信装置，尤其涉及一种收发都只用一个射频通路的支持FDD的点对点通信装置、系统。
背景技术
点对点通信是自组网通信的一种，目前的应用越来越多，无人机、视频监控等许多领域都广泛采用。点对点通信系统从收发双工的角度，可以采用时分复用(Time-divisionduplexing,TDD)和频分复用(Frequency-division duplexing,FDD)的技术。
现有的点对点通信一般采用TDD的形式，收发同频，但收与发需要在时间上错开。采用TDD形式的点对点通信系统的主从端硬件可以完全相同，主从端硬件可以共用。由于TDD系统收发同频不同时，通信装置需要进行收发模式转换，且点对点的两个装置之间需要传输时间，故收发之间需要留出相应的保护间隔。图1示出了一种TDD主从端的收发帧结构，其中I为主端的发送接收帧结构，II为从端的发送接收帧结构。主从端的帧结构中的TX和RX分别占据了三个时间单元，在主端的帧结构中，TX和RX之间留出了保护间隔(GuardPeriod,GP)，用于收发转换以及传输距离延迟。由图1示出的帧结构可知，GP为主端到从端的最大传输延迟与从端到主端的最大传输延迟之和。由于主端和从端位置通常为固定，因此主端到从端的最大传输延迟和从端到主端的最大传输延迟相等，均为GP时间的一半，因此TDD系统的主从端的最大距离为GP时间的一半与光速的乘积。如果需增大TDD系统的传输距离，则需要增加GP的长度，而GP是不用于收发数据的，增加GP相当于单位时间内有用的收发时间被压缩，也即意味着牺牲了传输的速率。也因此，对于速率有要求的TDD点对点通讯系统传输距离会受限。
与TDD系统相比，FDD系统由于收发不再同一频率上，收发可同时进行，不存在保护间隔长短影响速率的问题，故在有速率要求的情况下，仍可以具有较远的传输距离，解决的TDD系统中速率与传输距离之间相互制约的问题。图2示出了一种支持FDD的点对点通信系统，A、B分别为点对点的两个对端设备，A、B可以同时进行收发。由图2可知，FDD用于点对点通讯存在一个大问题，即两个对端设备A与B的硬件是不同的，从图2中可以看出，A用于发的频段F1是B用于收的频段，反之B用于发的频段F2是A用于收的频段。设备A的功放为支持频段F1的PA1，设备B的功放为支持频段F2的PA2。当然可以将图2所示的A和B都设置在一个装置中，如图3所示，以解决上述两个对端硬件不同的问题，但是这大大增加了设计的复杂度和硬件成本，且占用了收发信机的四个端口，限制了设备频段的扩展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种支持FDD的点对点通信装置，其解决了两个对端硬件不同的问题，且具有设计简单、成本低、占用端口少等特点。
为解决上述技术问题，本发明的一方面提供了一种支持FDD的点对点通信装置，包括收发信机、换向开关和双工器，该收发信机通过该换向开关与该双工器连接；
该收发信机具有支持发送第一频段和第二频段射频信号的发送端口，支持接收第一频段和第二频段射频信号的接收端口；
该双工器具有支持接收和输出第一频段射频信号的第一端口，支持接收和输出第二频段射频信号的第二端口；
该换向开关具有两种状态，在第一状态时，使该发送端口与该第一端口连接，用于以第一频段发送射频信号，使该接收端口与该第二端口连接，用于接收第二频段的射频信号；在第二状态时，使该发送端口与该第二端口连接，用于以第二频段发送射频信号，使该接收端口与该第一端口连接，用于接收第一频段的射频信号。
在本发明的一实施例中，在该发送端口和该换向开关之间还设置有功率放大器，用于对该发送端口发送的该第一频段射频信号和/或该第二频段射频信号进行功率放大。
在本发明的一实施例中，还包括与该双工器连接的天线，用于发射和接收该第一频段射频信号和/或该第二频段射频信号。
在本发明的一实施例中，该换向开关为机械式双刀双掷开关。
在本发明的一实施例中，该换向开关为电子式或继电器式双刀双掷开关。
在本发明的一实施例中，该第一频段不同于该第二频段。
在本发明的一实施例中，该第一频段与该第二频段不重叠。
本发明的另一方面提供了一种点对点通信系统，包括如上述的点对点通信装置。
本发明的另一方面提供了一种拓扑结构的通信系统，包括多个如上述的点对点通信装置。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的支持FDD的点对点通信装置可以通过切换换向开关的状态使FDD的收发频段互换，即点对点通信装置具有以频段F1发、频段F2收，和以频段F2发、频段F1收两种模式。由本发明的点对点通信装置构成的点对点通信系统的两个对端具有完全相同的硬件，且采用FDD的模式，不用考虑收发的转换，传输距离或者通信速率不再收到限制。
本发明的支持FDD的点对点通信装置，收发都只用一个射频通路即可实现两个频段的发送或接收，仅占用了收发信机的两个端口，在相同的射频通路情况下，可以扩展支持更多的频段。
此外，由于由本发明的点对点通信装置构成的点对点通信系统的两个对端具有完全相同的硬件，且收发都只用一个射频通路即可实现两个频段的发送或接收，因此，本发明的点对点通信装置具有设计简单、所需的器件少，能够缩小电路板所需的尺寸，以达到节省成本的目的。
附图说明
图1是一种TDD主从端的收发帧结构示意图。
图2是一种支持FDD的点对点通信系统的结构示意图。
图3是一种对端统一的FDD设备的结构示意图。
图4是本发明一实施例的支持FDD的点对点通信装置的结构示意图。
图5是本发明另一实施例的支持FDD的点对点通信装置的结构示意图。
图6是本发明一实施例的点对点通信系统的结构示意图。
图7是本发明一实施例的通信系统的结构示意图。
图8是本发明另一实施例的通信系统的结构示意图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明的实施例提出一种支持FDD的点对点通信装置，其通过在收发信机和双工器之间设置一个换向开关，通过切换换向开关的状态，使点对点通信装置的用于发送的频段和用于接收的频段互换，从而使组成的通信系统的两个对端硬件统一，且具有设计简单、成本低、占用端口少等特点。
图4是本发明一实施例的支持FDD的点对点通信装置的结构示意图。请先参考图4I，本实施例的支持FDD的点对点通信装置100包括收发信机110、换向开关120和双工器130，收发信机110通过换向开关120与双工器130连接。
收发信机110具有支持发送频段F1和频段F2的射频信号的发送端口TX12，支持接收频段F1和频段F2的射频信号的接收端口RX12。
双工器130具有支持接收和输出频段F1的第一端口，支持接收和输出频段F2的第二端口。
换向开关120具有四个触点，在第一状态时，第一触点与第三触点导通，第二触点与第四触点导通，在第二状态时，第一触点与第四触点导通，第二触点与第三触点导通。如图4所示，换向开关120的第一触点与收发信机110的发送端口TX12连接，第二触点与收发信机110的接收端口RX12连接，第三触点与双工器130的第一端口连接，第四触点与双工器130的第二端口连接。在一实施例中，换向开关120可以是机械式的双刀双掷(Double PoleDouble Throw,DPDT)开关，采用此种方式，可以在布设点对点通信装置时，直接将双刀双掷开关拨至相应的状态，以选择是以频段F1发、频段F2收，还是以频段F2发、频段F1收，可以简单、快捷的设置点对点通信装置的模式。在另一实施例中，换向开关120可以是电子式或继电器式的双刀双掷开关，采用此种模式，点对点通信装置可以自主的改变换向开关120的状态，以切换点对点通信装置的模式。
其中，频段F1可以不同于频段F2，或者频段F1可以与频段F2不重叠。
图4II示出了换向开关120处于第一状态时的支持FDD的点对点通信装置100的结构示意图。参考图4II，换向开关120处于第一状态时，换向开关120的第一触点与第三触点导通，第二触点与第四触点导通。此时，收发信机110的发送端口TX12与双工器130的第一端口连接，用于以频段F1发送射频信号；收发信机110的接收端口RX12与双工器130的第二端口连接，用于接收频段F2的射频信号。
图4III示出了换向开关120处于第二状态时的支持FDD的点对点通信装置100的结构示意图。参考图4III，换向开关120处于第二状态时，换向开关120的第一触点与第四触点导通，第二触点与第三触点导通。此时，收发信机110的发送端口TX12与双工器130的第二端口连接，用于以频段F2发送射频信号；收发信机110的接收端口RX12与双工器130的第一端口连接，用于接收频段F1的射频信号。
由此可见，本实施例的支持FDD的点对点通信装置100可以通过切换换向开关120的状态使FDD的收发频段互换，即点对点通信装置100具有以频段F1发、频段F2收，和以频段F2发、频段F1收两种模式。由本实施例中的点对点通信装置100构成的点对点通信系统的两个对端具有完全相同的硬件，且采用FDD的模式，不用考虑收发的转换，传输距离或者通信速率不再收到限制。此外，本实施例的支持FDD的点对点通信装置100，收发都只用一个射频通路即可实现两个频段的发送或接收，仅占用了收发信机110的两个端口，在相同的射频通路情况下，可以扩展支持更多的频段。
可以理解的，支持FDD的点对点通信装置100还可以具有天线140。天线140与双工器130连接，用于发送和接收频段F1和频段F2的射频信号。
图5是本发明另一实施例的支持FDD的点对点通信装置的结构示意图。请先参考图5I，本实施例的支持FDD的点对点通信装置200包括收发信机210、换向开关220、双工器230和功率放大器250，收发信机210通过换向开关220与双工器230连接。本实施例中的收发信机210、换向开关220和双工器230均分别与图4所示实施例中的收发信机110、换向开关120和双工器130相同，差别主要在于在收发信机210的发送端口TX12与换向开关220之间设置有功率放大器250，用于对发送端口TX12发送的频段F1射频信号和/或频段F2射频信号进行功率放大。功率放大器250具有输入端和输出端，输入端与收发信机210的发送端口TX12连接，输出端与换向开关220的第一触点连接。其中，频段F1可以不同于频段F2，或者频段F1可以与频段F2不重叠。
图5II示出了换向开关220处于第一状态时的支持FDD的点对点通信装置200的结构示意图。参考图5II，换向开关220处于第一状态时，换向开关220的第一触点与第三触点导通，第二触点与第四触点导通。此时，收发信机210的发送端口TX12输出的频段F1射频信号经功率放大器250放大后，输入到双工器230的第一端口，用于以频段F1发送射频信号；收发信机210的接收端口RX12与双工器230的第二端口连接，用于接收频段F2的射频信号。
图5III示出了换向开关220处于第二状态时的支持FDD的点对点通信装置200的结构示意图。参考图5III，换向开关220处于第二状态时，换向开关220的第一触点与第四触点导通，第二触点与第三触点导通。此时，收发信机210的发送端口TX12输出的频段F2射频信号经功率放大器250放大后，输入到双工器230的第二端口，用于以频段F2发送射频信号；收发信机210的接收端口RX12与双工器230的第一端口连接，用于接收频段F1的射频信号。
由此可见，本实施例的支持FDD的点对点通信装置200可以通过切换换向开关220的状态使FDD的收发频段互换，即点对点通信装置200具有以频段F1发、频段F2收，和以频段F2发、频段F1收两种模式。由本实施例中的点对点通信装置200构成的点对点通信系统的两个对端具有完全相同的硬件，且采用FDD的模式，不用考虑收发的转换，传输距离或者通信速率不再收到限制。此外，本实施例的支持FDD的点对点通信装置200，收发都只用一个射频通路即可实现两个频段的发送或接收，仅占用了收发信机210的两个端口，在相同的射频通路情况下，可以扩展支持更多的频段。
可以理解的，支持FDD的点对点通信装置200还可以具有天线240。天线240与双工器230连接，用于发送和接收频段F1和频段F2的射频信号。
图6是本发明一实施例的点对点通信系统的结构示意图。请参考图6，点对点通信系统10具有个两个点对点通信装置200-1和200-2，这两个点对点通信装置200-1和200-2直接进行相互通信，点对点通信装置200-1和200-2可以均为如图4所示实施例中的支持FDD的点对点通信装置100，也可以均为如图5所示实施例中的支持FDD的点对点通信装置200，还可以是其中一个为如图4所示实施例中的支持FDD的点对点通信装置100，另外一个为如图5所示实施例中的支持FDD的点对点通信装置200。
图7是本发明一实施例的通信系统的结构示意图。图7示出的是一种星形网络拓扑结构的通信系统，请参考图7，星形网络拓扑结构的通信系统20具有n个点对点通信装置200-1～200-n，其中点对点通信装置200-1为星形网络拓扑结构的通信系统20的中心，其余的点对点通信装置200-2～200-n均与点对点通信装置200-1进行通信。可以理解的，星形网络拓扑结构的通信系统20中的n个点对点通信装置200可以均是如图4所示实施例中的支持FDD的点对点通信装置100，也可以均是如图5所示实施例中的支持FDD的点对点通信装置200，还可以是部分是如图4所示实施例中的支持FDD的点对点通信装置100，部分是如图5所示实施例中的支持FDD的点对点通信装置200。
图8是本发明另一实施例的通信系统的结构示意图。图8示出的是一种Mesh网络拓扑结构的通信系统，请参考图8，Mesh网络拓扑结构通信系统30具有五个点对点通信装置200-1～200-5，五个点对点通信装置200-1～200-5两两之间相互通信。虽然在本实施例中Mesh网络拓扑结构的通信系统30为包括五个点对点通信装置，但是可以理解的，Mesh网络拓扑结构的通信系统30可以包括任意三个以上的点对点通信装置200，且这些点对点通信装置200两两之间相互通信。Mesh网络拓扑结构的通信系统30中的多个点对点通信装置200可以均是如图4所示实施例中的支持FDD的点对点通信装置100，也可以均是如图5所示实施例中的支持FDD的点对点通信装置200，还可以是部分是如图4所示实施例中的支持FDD的点对点通信装置100，部分是如图5所示实施例中的支持FDD的点对点通信装置200。
可以理解的，由多个本发明的FDD的点对点通信装置200构成的图7示出的星形网络拓扑结构的通信系统，图8示出的Mesh网络拓扑结构的通信系统，仅是示例性的，本领域技术人员可以很清楚的知道，还可以利用多个本发明的FDD的点对点通信装置200构成其他拓扑结构的通信系统。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (9)

1.一种支持FDD的点对点通信装置，包括收发信机、换向开关和双工器，该收发信机通过该换向开关与该双工器连接；
该收发信机具有支持发送第一频段和第二频段射频信号的发送端口，支持接收第一频段和第二频段射频信号的接收端口；
该双工器具有支持接收和输出第一频段射频信号的第一端口，支持接收和输出第二频段射频信号的第二端口；
该换向开关具有第一状态和第二状态，在第一状态时，使该发送端口与该第一端口连接，用于以第一频段发送射频信号，使该接收端口与该第二端口连接，用于接收第二频段的射频信号；在第二状态时，使该发送端口与该第二端口连接，用于以第二频段发送射频信号，使该接收端口与该第一端口连接，用于接收第一频段的射频信号。
2.根据权利要求1所述的点对点通信装置，其特征在于：在该发送端口和该换向开关之间还设置有功率放大器，用于对该发送端口发送的该第一频段射频信号和/或该第二频段射频信号进行功率放大。
3.根据权利要求1所述的点对点通信装置，其特征在于：还包括与该双工器连接的天线，用于发射和接收该第一频段射频信号和/或该第二频段射频信号。
4.根据权利要求1-3任一项所述的点对点通信装置，其特征在于：该换向开关为机械式双刀双掷开关。
5.根据权利要求1-3任一项所述的点对点通信装置，其特征在于：该换向开关为电子式或继电器式双刀双掷开关。
6.根据权利要求1所述的点对点通信装置，其特征在于：该第一频段不同于该第二频段。
7.根据权利要求1所述的点对点通信装置，其特征在于：该第一频段与该第二频段不重叠。
8.一种点对点通信系统，包括如权利要求1-7任一项所述的点对点通信装置。
9.一种拓扑结构的通信系统，包括多个如权利要求1-7任一项所述的点对点通信装置。
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